Lettvannsreaktor, termisk reaktor som bruker lettvann (dvs. normalt vann) i stedet for tungtvann, både som kjølemiddel og som moderator. Lettvannsreaktor er den mest vanlige typen av termiske reaktorer og forekommer enten som trykkvannsreaktor eller kokvannsreaktor. Reaktorer som bruker lettvann som kjølemiddel, men for eksempel grafitt som moderator blir ikke karakterisert som lettvannsreaktor.
Bruk av vanlig vann som moderator gjør det nødvendig å bruke anriket uranbrensel for å få reaktoren i kritisk tilstand. Det viktigste brenselet er uranisotopen 235U, som må være anriket til ca. 3 %. Den fertile isotopen 238U er ikke spaltbar, men bidrar likevel i noen grad til fisjonsprosessen ved at noen av isotopene omdannes til plutonium (239Pu) gjennom nøytroninnfanging (se transmutasjon). Ca. halvparten av dette plutoniumet «forbrennes» (spaltes) i reaktoren, mens resten blir liggende igjen som radioaktivt avfall. Generelt må ca. 25 % av brenselet i lettvannsreaktoren fornyes hver 12.-18. måned.
Bruk av vann som moderator har også betydning for sikkerheten ved drift av reaktoren. Når vannets temperatur øker, øker avstanden mellom molekylene og nedbremsingen av nøytronene reduseres. Dermed oppnås en form for innebygd sikkerhet ved at fisjonsprosessen i noen grad blir selvregulerende. Økes temperaturen unormalt vil modereringen av nøytronene reduseres og forårsake at kjedereaksjonen bremses.